- •Практикум по гидравлике открытых русел на портативной лаборатории «капелька-2» введение
- •1 Лабораторная работа №12
- •1.1 Изучение водослива с тонкой стенкой
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •1.2 Изучение водослива с широким порогом
- •1.2.1 Общие сведения
- •1.2.2 Порядок выполнения работы
- •1.3 Изучение водослива практического профиля
- •1.3.1 Общие сведения
- •1.3.2 Порядок выполнения работы
- •2 Лабораторная работа №14
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •3 Лабораторная работа №9
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Порядок выполнения работы
- •4 Лабораторная работа №11
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •5 Содержание отчета
- •6 Вопросы для самопроверки
4 Лабораторная работа №11
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ШЕРОХОВАТОСТИ В КАНАЛЕ
Цель работы. Экспериментальное определение коэффициента шероховатости стенок канала прямоугольного сечения и сравнение его со справочными значениями.
Общие сведения
Безнапорное равномерное течение характеризуется наличием свободной поверхности и постоянством скорости и глубины по длине потока. Глубина при этом называется нормальной. Такое движение жидкости устанавливается при неизменности поперечного сечения, шероховатости стенок и продольного уклона канала по его длине.
При расчётах равномерного течения воды в различных каналах и трубах широко используется формула Шези
,
Q – расход воды,
ω – площадь живого сечения потока;
С – коэффициент Шези;
i – продольный уклон;
χ – смоченный периметр живого сечения;
– гидравлический радиус.
Величина С зависит от формы и размеров канала, а также от шероховатости его стенок. Для вычисления коэффициента Шези предложен ряд эмпирических формул.
Наибольшее распространение получила формула Маннинга для метровых размеров
,
для сантиметровых размеров
,
4,64 – коэффициент перевода единиц измерения,
n – коэффициент шероховатости.
Если геометрические параметры выражены в сантиметрах, получаем формулу для определения коэффициента шероховатости n
.
На рис.7 приведена схема канала, используемая для определения коэффициента шероховатости его стенок.
Продольный уклон дна канала определяется по формуле
,
Z – перепад отметок в начале и в конце канала;
L – длина канала.
Глубину потока h, учитывая малый уклон, можно определять по вертикали, а не по нормали ко дну канала.
Рисунок 7 – Схема канала для определения коэффициента шероховатости
Порядок выполнения работы
Работа выполняется на устройстве № 7 (рис.1в).
Расположить устройство в вертикальной плоскости так, чтобы наклонная труба находилась вверху (над горизонтальной трубой), и подождать, пока жидкость перетечёт из верхнего бака в нижний.
Перевернуть устройство в его плоскости, замерить нормальную глубину h (глубину на участке равномерного течения) (рис.7) и величины S, t, Z, L.
Результаты измерений и геометрические параметры А,В, b (указаны на корпусе устройства) занести в табл. 6.1 и по указанному в ней порядку определить коэффициент шероховатости стенок канала, сравнить его со справочным значением для стеклянной стенки (обычно n=0,010-0,012).
Таблица 6.1 – Результаты измерений
№ п/п |
Наименование величин |
Обозначения, формулы |
Значения величин |
|
Нормальная глубина, см |
hо |
|
|
Изменение уровня воды в баке, см |
S |
|
|
Время наблюдения за уровнем, с |
t |
|
|
Перепад отметок дна канала, см |
Z |
|
|
Длина канала, см |
L |
|
|
Уклон канала |
|
|
|
Расход воды, см3/с |
Q= |
|
|
Площадь живого сечения, см |
ω=вh |
|
|
Смоченный периметр |
|
|
|
Гидравлический радиус |
|
|
|
Коэффициент |
|
|
|
Коэффициент шероховатости справочный |
n |
|
Примечание. Размеры сечения бака А= ... см, В = ... см; ширина канала b=… см.